大型乙烯装置的乙烯深冷分离方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于大型乙烯装置的乙烯深冷分离方法；混合气经过预冷，一系列冷却器冷却和组分分离容器分离得到气相和多股液相；气相再经一系列板翅式换热器和组分分离容器分离得到气相和多股液相，液相甲烷减压后经换热器回收冷量后送至下游系统，多股液相中一股液相和减压后的液相甲烷混合，其余液相进入脱甲烷塔，粗氢气产品送入下游系统；多股液相中先凝结的两股液相分别进入预脱甲烷塔，其余股液相分别进入脱甲烷塔；预脱甲烷塔将液相分离为气和液，气送入脱甲烷塔，液送入下游系统；脱甲烷塔将气相分离为甲烷和碳二，送入下游系统，甲烷送至下游系统；本方法减少了30％体积的冷箱，减小了设备和费用，节能降耗，保证了操作的稳定性。

Ethylene cryogenic separation method for large ethylene plant

The invention relates to a device for large-scale ethylene ethylene cryogenic separation method; mixed gas through a series of pre cooling, cooler cooling and separation vessel isolated gas phase and liquid phase and gas phase stocks; and then by a series of plate fin heat exchanger and the separation vessel separated gas and liquid stocks after decompression, liquid methane recovery of cooling capacity is sent to the downstream system of heat exchanger, multiple liquid phase liquid phase and a liquid phase mixture of methane after decompression, the rest of the liquid phase into the demethanizer, crude hydrogen product into the downstream system; shares more than two shares of the first liquid phase condensation liquid into predehydration methane tower, the remaining stocks of liquid phase respectively into the demethanizer; pre demethanizer liquid phase separation for gas and liquid, gas demethanizing tower, liquid into the downstream system; demethanizer gas phase separation into methane and carbon two, into the downstream system The methane is sent to the downstream system, and the method reduces the volume of the cold box by 30%, reduces the equipment and the cost, saves energy and reduces consumption, and ensures the stability of operation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种乙烯深冷分离方法，特别是涉及一种用于大型乙烯装置中含有碳二、碳三、甲烷、氢气等轻烃组分的混合气的深冷分离方法。
技术介绍
原料经过管式裂解炉裂解、重油催化裂解或煤制烯烃工艺得到的含有乙烯丙烯组分的混合气体，通过冷却分离液相后，气相进入压缩机升压，之后再经过多次分离最终得到乙烯、丙烯、氢气、甲烷等产品。乙烯工艺深冷分离的作用就是将甲烷和氢气从进料混合物中(主要为氢气、甲烷和碳二等)与碳二分离，氢气作为产品输送至下游装置，甲烷作为乙烯装置的燃料。由于分离原理都基于低温、闪蒸分离，且操作温度最低可至-170°C，因此如何在达到分离要求的前提下合理设计板翅式换热器，达到充分利用冷量是此部分工艺的核心。乙烯装置深冷分离部分冷量交换系统的设计十分复杂，为了满足换热的要求，深冷分离区大多采用板翅式换热器的冷箱结构。因为低温极易散冷，要求极其严密的绝热保冷，故用绝热材料把换热器和气液分离器均包装在一个箱形物内，称之为冷箱。冷箱具有结构紧凑、换热面积大、可在低温差下有效工作等特点，是乙烯装置进行深冷分离的关键设备之一 O20世纪八九十年代，我国引进的乙烯技术，大多采用图1所示的复杂冷箱流程，依此设计的冷箱通道多、管口多、管口应力复杂、外形尺寸较大，制造比较困难。近些年来，随着乙烯装置生产规模的逐渐增大，特别是百万吨级乙烯装置的建设，按照图1所示的冷箱流程，势必导致冷箱尺寸庞大，给制造、运输、安装等带来了极大的困难。系统的复杂程度越高，出现事故的概率就越大，随着装置规模的不断扩大，一次事故造成的损失也越来越大。针对这种过于复杂的冷箱结构，专利ZL01132960.2公开了一种深冷分离工艺(如图2所示)，其冷箱流程相对简单，但是，大流量的裂解气在较高温度(约_40°C )下由组分分配装置3进入板翅换热器19，仍使冷箱处理的物料很多，对大型乙烯装置依然使冷箱尺寸过大，冷箱设计难度增加。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，该方法具有设备布置紧凑、占地面积小，减少投资成本，降低能耗的特点。本专利技术所述的一种，包括:a、含有碳二、碳三、氢气、甲烷的混合气首先经过预冷，随后经一系列冷却器冷却和组分分离容器分离得到气相和多股液相；b、所述a项得到的气相再经一系列板翅式换热器和组分分离容器分离得到气相和多股液相，气相为粗氢气产品，多股液相中其中一股为液相甲烷，液相甲烷减压后经换热器回收冷量后送至下游系统，多股液相中还有一股液相和减压后的甲烷混合，其余股液相经冷量回收后进入脱甲烷塔，粗氢气产品经换热器回收冷量后送入下游系统；C、所述a项得到的多股液相中，根据气流的方向，先凝结的两股液相分别进入预脱甲烷塔，其余股液相分别进入脱甲烷塔；d、预脱甲烷塔将所述液相分离为不含碳三的塔顶气和不含甲烷的塔釜液，塔顶气送入脱甲烷塔，塔釜液(该塔釜液的主要成分是碳二、碳三成分)送入下游系统处理；e、脱甲烷塔将所述液相分离为塔顶气甲烷和塔釜液碳二，塔釜液碳二送入下游系统处理，塔顶气甲烷经换热器回收冷量后送至下游系统。本专利技术的方法，其中优选所述混合物预冷至温度为-15°C — -250C ;所述经一系列冷却器冷却后的物料温度为-90°C — -1OO0C ;所述经过一系列换热器后的物料温度为-16(TC—-17(TC。本专利技术的方法，其中优选所述冷却器设有3台，所述板翅式换热器设有5台，所述组分分离容器设有6台。本专利技术的方法，其中所述组分分离容器为气液分离设备。本专利技术的方法，脱甲烷塔在高压(约3.0MPa)下操作时，在所述脱甲烷塔的塔顶气出口下游设置膨胀-再压缩机，对塔顶气甲烷进行膨胀制冷，为冷却系统提供冷量。进一步地，上述b项中液相甲烷减压后形成气、液两相，减压后的气、液两相甲烷依次经两台换热器回收冷量后与来至膨胀-再压缩机的甲烷物料混合，混合后的物料再依次经两台换热器回收冷量，之后进入膨胀-再压缩机提升压力，升压后的物料再经过换热器回收冷量后送入下游系统处理。上述减压后的气、液两相甲烷经一台换热器回收冷量后还可以与来自组分分离容器的一股液相混合，该组分分离容器设置在系统最后一台分离容器的上游，该股液相的主要成分为液相甲烷，此设置有利于维持系统的冷量平衡。本专利技术的方法，自脱甲烷塔引出一股液相甲烷送入板翅式换热器，以在系统异常波动时，为冷却系统提供冷量，保证系统的操作稳定性。本专利技术的方法，其中优选所述冷却器内设有板翅式换热元件，所述预脱甲烷塔和脱甲烷塔的顶端均设有冷凝器，该冷凝器内设有板翅式换热元件。本专利技术的方法，上述混合气可以来自管式裂解炉或重油催化裂解或煤制烯烃工艺经分离得到的含有碳二、碳三组分的混合气体。本专利技术的方法，可用于含有碳二、碳三、甲烷等轻烃的混合气通过深冷分离的顺序流程。本专利技术方法，混合气先经一系列冷却器冷却和组分分离容器分离得到气相和多股液相，再将得到的气相经一系列板翅式换热器冷凝和组分分离容器分离，冷箱所处理的进料混合气为经过多次冷凝分离的较轻组分。同时将一部分液相物料通过分流进入预脱甲烷塔和脱甲烷塔，减少了进入板翅式换热器的物料量，大大减小了换热器和分离器的工作负荷，缩小了冷箱的设计尺寸，便于制造和运输，同时减少了过多工艺管线与冷箱相连带来的管口应力集中问题，该特点尤其适用于百万吨级的大型乙烯装置。裂解气中的重组分经多级冷却器冷却到-90°C后再进冷箱(换热器和气液分离器)，减少了约30%体积的冷箱结构尺寸。本专利技术方法中，冷却器内设有板翅式换热元件；预脱甲烷塔和脱甲烷塔采用塔顶置冷凝器，此冷凝器将板翅换热元件设置在回流设备内，冷凝的液体经过重力进行回流，取消了低温回流泵，减小设备投资和运行费用，节能降耗。本专利技术方法中，采自脱甲烷塔的液体甲烷进入冷箱的板翅换热器，以在系统异常波动时，为深冷分离系统提供冷量，保证了系统的操作稳定性。【附图说明】图1为上世纪八九十年代乙烯分离工艺的流程示意图；图2为现有的乙烯深冷分离工艺的流程示意图；图3为本专利技术的流程示意图。附图标记说明:1、2、3、5、7、18、19-板翅式换热器；10、12、14、4、6、8_组分分离容器；9、11、13、20、21_冷却器；15-预脱甲烷塔；16-脱甲烷塔；17-膨胀-再压缩机；22-碳三洗涤塔。【具体实施方式】以下结合附图和实施例，对本专利技术上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。实施例1如图3所示，来自管式裂解炉或重油催化裂解或煤制烯烃工艺中含有碳二、碳三、氢气、甲烷的混合气首先经过压缩、干燥和预冷至_20°C左右后，再经冷却器9冷却至约_50°C后进入组分分离容器10，在组分分离容器10内分离出气相(组成主要为碳二、碳一和氢气)和液相(组成主要为碳一、碳二、碳三和氢气)，气相进入冷却器11冷却至_73°C后送入组分分离容器12，液相送入预脱甲烷塔15 ;在组分分离容器12内继续分离为气相和液相，从组分分离容器12顶部出来的气相经冷却器13冷却至-95°C后进入组分分离容器14，从组分分离容器12底部得到的液相送入预脱甲烷塔15，上游系统的碳二、碳三组分也一同送入预脱甲烷塔15。如上描述，当裂解气中的重组分经三级冷却换热器9、11、13冷却到-95°C后再进冷箱(由换热器1、2、3、5、7和组分分离容器4、6、8组成)，减少了约本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型乙烯装置的乙烯深冷分离方法，包括：a、含有碳二、碳三、氢气、甲烷的混合气首先经过预冷，随后经一系列冷却器冷却和组分分离容器分离得到气相和多股液相；b、所述a项得到的气相再经一系列板翅式换热器和组分分离容器分离得到气相和多股液相，气相为粗氢气产品，多股液相中其中一股为液相甲烷，液相甲烷减压后经换热器回收冷量后送至下游系统，多股液相中还有一股液相和所述减压后的液相甲烷混合，其余股液相经冷量回收后进入脱甲烷塔，粗氢气产品经换热器回收冷量后送入下游系统；c、所述a项得到的多股液相中，根据气流的方向，先凝结的两股液相分别进入预脱甲烷塔，其余股液相分别进入脱甲烷塔；d、预脱甲烷塔将所述液相分离为不含碳三的塔顶气和不含甲烷的塔釜液，塔顶气送入脱甲烷塔，塔釜液送入下游系统处理；e、脱甲烷塔将所述液相分离为塔顶气甲烷和塔釜液碳二，塔釜液碳二送入下游系统处理，塔顶气甲烷经换热器回收冷量后送至下游系统。

【技术特征摘要】
1.一种大型乙烯装置的乙烯深冷分离方法，包括: a、含有碳二、碳三、氢气、甲烷的混合气首先经过预冷，随后经一系列冷却器冷却和组分分离容器分离得到气相和多股液相； b、所述a项得到的气相再经一系列板翅式换热器和组分分离容器分离得到气相和多股液相，气相为粗氢气产品，多股液相中其中一股为液相甲烷，液相甲烷减压后经换热器回收冷量后送至下游系统，多股液相中还有一股液相和所述减压后的液相甲烷混合，其余股液相经冷量回收后进入脱甲烷塔，粗氢气产品经换热器回收冷量后送入下游系统； C、所述a项得到的多股液相中，根据气流的方向，先凝结的两股液相分别进入预脱甲烷塔，其余股液相分别进入脱甲烷塔； d、预脱甲烷塔将所述液相分离为不含碳三的塔顶气和不含甲烷的塔釜液，塔顶气送入脱甲烷塔，塔釜液送入下游系统处理； e、脱甲烷塔将所述液相分离为塔顶气甲烷和塔釜液碳二，塔釜液碳二送入下游系统处理，塔顶气甲烷经换热器回收冷量后送至下游系统。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述混合气预冷至温度为_15°C—-25°C；所述经一系列冷却器冷却后的物料温度为-90°C—-1OO0C ;所述经过一系列板翅式换热器后的物料温度为_160°C—-170°C。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述冷却器设有3台，所述板翅式换热器设有5台...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨庆兰，孙长庚，辛江，张来勇，苏燕兵，吴德娟，宋磊，马超凡，李文堂，毕可珍，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，中国寰球工程公司，
类型：发明
国别省市：